CN117569875A - 一种燃气轮机转速匹配vsv可转导叶的结构及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构及调节方法，根据燃气轮机的折合转速，匹配高压级、低压级VSV可转导叶的目标安装角度并进行实际安装角度的调节，满足现有设备的使用需求，解放人工；结构包括设置在燃气轮机内部通过编号排列的两组VSV可转导叶，VSV可转导叶一侧安装有调节VSV可转导叶实际安装角度的作动机构，作动机构通过PID控制器控制运动；燃气轮机内侧安装有实时测量VSV可转导叶实际安装角度的位移传感器；调节方法包括以下步骤：试验完善并固化燃气轮机内部VSV可转导叶调节规律；利用VSV可转导叶调节规律实时解算目标安装角度；测量比较实际安装角度获得偏差；调节PID控制器控制作动机构的运动，减小偏差。

Description

一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构及调节方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机的技术领域，尤其是涉及一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构及调节方法。

背景技术

燃气轮机内部各级的设计压比是均匀分布的，但在低转速工况下，由于逐级累积效应，使得低压级没有有效的压缩空气，高压级内气体体积流量相对于固定的流动通道而言偏大，VSV可转导叶攻角偏小，导致高压级压比相对较低接近堵塞状态，进而又反过来导致低压级压比相对较高接近喘振状态，存在“前重后轻”的情况，而VSV可转导叶数量越多，燃气轮机折合转速偏离设计点越大，上述效应越强，因此需要根据燃气轮机的折合转速，匹配高压级、低压级VSV可转导叶的目标安装角度并进行实际安装角度的调节，满足现有设备的使用需求。

同时需要注意的是一旦调节失配，也有可能逆转上文中出现的高压级堵塞、低压级喘振的现象，出现低压级堵塞、高压级喘振的严重非正常状态，对机器造成不可预估的伤害。

发明内容

为了改善上述背景技术中的问题，本发明提供一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构及调节方法。

本发明提供的一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构及调节方法采用如下的技术方案：

一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，包括设置在燃气轮机内部通过编号排列的两组VSV可转导叶，所述VSV可转导叶一侧安装有调节VSV可转导叶实际安装角度的作动机构，所述作动机构连接PID控制器并通过PID控制器控制作动机构的运动；所述燃气轮机内侧安装有实时测量VSV可转导叶实际安装角度的位移传感器。

优选的，所述VSV可转导叶所在位置根据压力高低分为低压级和高压级，编号靠前的一组的VSV可转导叶适应低压级，编号靠后的二组的VSV可转导叶适应高压级；两组VSV可转导叶之间的导叶适应低压级与高压级之间的过渡区且导叶不可转动。

优选的，所述低压级包括入口导叶和按编号依次排列的第零级导叶至第三级导叶，以第一级导叶的安装角度为指标，通过液压缸调节第零级导叶安装角度；所述高压级包括按编号依次排列的第八级导叶至第十二级导叶，以第十级导叶的安装角度为指标，通过液压缸调节第九级导叶安装角度。

优选的，所述作动机构包括安装在VSV可转导叶一侧的上下两列传动臂，所述传动臂上间隔安装有传动块，传动块上下两端分别固定在上下两列传动臂上，所述传动块左侧通过连杆连接VSV可转导叶，通过调整传动块安装角度，进而调整VSV可转导叶的实际安装角度；所述传动块底端通过液压筒连接液压缸并通过液压缸提供动力，所述液压缸与PID控制器电性连接。

一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的调节方法，调节一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，包括以下步骤：

步骤一：不断进行试验完善并固化燃气轮机内部VSV可转导叶调节规律；

步骤二：根据燃气轮机的折合转速输入参数，利用VSV可转导叶调节规律实时解算出高压级、低压级位置的VSV可转导叶的目标安装角度；

步骤三：利用位移传感器实时测量高压级、低压级位置的VSV可转导叶的实际安装角度，与目标安装角度比较获得偏差；

步骤四：调节PID控制器控制作动机构的运动，逐步减小偏差，使VSV可转导叶的实际安装角度逐步接近目标安装角度。

优选的，步骤二中，VSV可转导叶的目标安装角度只与燃气轮机的折合转速相关；

燃气轮机折合转速在满转速8400rpm的63%-68%范围内，低压级VSV可转导叶的目标安装角度为-33°；燃气轮机折合转速在满转速8400rpm的68%-86%范围内，根据VSV可转导叶调节规律解算出低压级VSV可转导叶的目标安装角度增大；

燃气轮机折合转速低于满转速8400rpm的63%时，高压级VSV可转导叶的目标安装角度为0°；燃气轮机折合转速在满转速8400rpm的63%-77%范围内，高压级VSV可转导叶的目标安装角度为10°；燃气轮机折合转速在满转速8400rpm的77%-86%范围内，根据VSV可转导叶调节规律解算出高压级VSV可转导叶的目标安装角度减小。

综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：

1.作动机构、PID控制器与位移传感器之间互相配合，根据燃气轮机的折合转速，匹配高压级、低压级VSV可转导叶的目标安装角度并进行实际安装角度的调节，使设备正常运行，减轻燃气轮机“前重后轻”的现象，进一步避免喘振现象的出现，同时调节过程稳定，不会发生调节失配，满足现有设备的使用需求。

2.前期手动调节VSV可转导叶进行燃气轮机VSV可转导叶调节规律的摸索，完善并固化燃气轮机内部VSV可转导叶调节规律，之后燃气轮机VSV可转导叶采用闭环控制，提高调节精度与速度，进一步解放人工。

附图说明

图1是本发明实施例的一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构示意图；

图2是本发明实施例的燃气轮机内部的一组的VSV可转导叶的局部示意图；

图3是本发明实施例的燃气轮机内部的二组的VSV可转导叶的局部示意图；

图4是本发明实施例中VSV可转导叶的目标安装角度与燃气轮机1的折合转速的调节规律图表。

附图标记说明：1、燃气轮机；2、VSV可转导叶；3、作动机构；4、PID控制器；5、位移传感器；6、低压级；7、高压级；8、导叶；9、过渡区；10、入口导叶；11、第零级导叶；12、第三级导叶；13、第一级导叶；14、第九级导叶；15、第八级导叶；16、第十二级导叶；17、第十级导叶；18、传动臂；19、传动块；20、连杆；21、液压筒；22、一组；23、二组；24、液压缸。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构及调节方法。

参照图1、图2、图3，一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，包括设置在燃气轮机1 内部通过编号排列的两组VSV可转导叶2，VSV可转导叶2一侧安装有调节VSV可转导叶2实际安装角度的作动机构3，作动机构3连接PID控制器4并通过PID控制器4控制作动机构3的运动；燃气轮机1内侧安装有实时测量VSV可转导叶2实际安装角度的位移传感器5。PID控制器4与作动机构3电连接，PID控制器4发出电信号，作动机构3接收电信号并作出反馈，控制作动机构3的运动。

参照图1、图2、图3，VSV可转导叶2所在位置根据压力高低分为低压级6和高压级7，编号靠前的一组22的VSV可转导叶2适应低压级6，编号靠后的二组23的VSV可转导叶2适应高压级7；两组VSV可转导叶2之间的导叶8适应低压级6与高压级7之间的过渡区9且导叶8不可转动。

参照图2、图3，低压级6包括入口导叶10和按编号依次排列的第零级导叶11至第三级导叶12，以第一级导叶13的安装角度为指标，通过液压缸24调节第零级导叶11安装角度；高压级7包括按编号依次排列的第八级导叶15至第十二级导叶16，以第十级导叶17的安装角度为指标，通过液压缸24调节第九级导叶14安装角度。

参照图1、图2，作动机构3包括安装在VSV可转导叶2一侧的上下两列传动臂18，传动臂18上间隔安装有传动块19，传动块19上下两端分别固定在上下两列传动臂18上，传动块19左侧通过连杆20连接VSV可转导叶2，通过调整传动块19安装角度，进而调整VSV可转导叶2的实际安装角度；传动块19底端通过液压筒21连接液压缸24并通过液压缸24提供动力，液压缸24与PID控制器4电性连接。

本发明实施例一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的调节方法为：

步骤一：不断进行试验完善并固化燃气轮机1内部VSV可转导叶2调节规律；

步骤二：根据燃气轮机1的折合转速输入参数，利用VSV可转导叶2调节规律实时解算出高压级7、低压级6位置的VSV可转导叶2的目标安装角度；

步骤三：利用位移传感器5实时测量高压级7、低压级6位置的VSV可转导叶2的实际安装角度，与目标安装角度比较获得偏差；

步骤四：调节PID控制器4控制作动机构3的运动，逐步减小偏差，使VSV可转导叶2的实际安装角度逐步接近目标安装角度。

在低转速下，调节PID控制器4控制作动机构3的运动，减小低压级6位置的VSV可转导叶2的攻角，降低低压级6位置的加攻量和出现喘振的风险，加攻量为流量与压力之比；增加高压级7位置的VSV可转导叶2的攻角，提高高压级7位置的加攻量和通流能力，二者配合，共同缓解燃气轮机1“前重后轻”的问题。

本发明实施例中，VSV可转导叶2的调节规律如说明书附图图4所示。

VSV可转导叶2的目标安装角度只与燃气轮机1的折合转速相关；燃气轮机1折合转速在满转速8400rpm的63%-68%范围内，低压级6VSV可转导叶2的目标安装角度为-33°；燃气轮机1折合转速在满转速8400rpm的68%-86%范围内，根据VSV可转导叶2调节规律解算出低压级6VSV可转导叶2的目标安装角度增大；燃气轮机1折合转速低于满转速8400rpm的63%时，高压级7VSV可转导叶2的目标安装角度为0°；燃气轮机1折合转速在满转速8400rpm的63%-77%范围内，高压级7VSV可转导叶2的目标安装角度为10°；燃气轮机1折合转速在满转速8400rpm的77%-86%范围内，根据VSV可转导叶2调节规律解算出高压级7VSV可转导叶2的目标安装角度减小。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，其特征在于：包括设置在燃气轮机（1）内部通过编号排列的两组VSV可转导叶（2），所述VSV可转导叶（2）一侧安装有调节VSV可转导叶（2）实际安装角度的作动机构（3），所述作动机构（3）连接PID控制器（4）并通过PID控制器（4）控制作动机构（3）的运动；所述燃气轮机（1）内侧安装有实时测量VSV可转导叶（2）实际安装角度的位移传感器（5）。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，其特征在于：所述VSV可转导叶（2）所在位置根据压力高低分为低压级（6）和高压级（7），编号靠前的一组（22）的VSV可转导叶（2）适应低压级（6），编号靠后的二组（23）的VSV可转导叶（2）适应高压级（7）；两组VSV可转导叶（2）之间的导叶（8）适应低压级（6）与高压级（7）之间的过渡区（9）且导叶（8）不可转动。

3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，其特征在于：所述低压级（6）包括入口导叶（10）和按编号依次排列的第零级导叶（11）至第三级导叶（12），以第一级导叶（13）的安装角度为指标，通过液压缸（24）调节第零级导叶（11）安装角度；所述高压级（7）包括按编号依次排列的第八级导叶（15）至第十二级导叶（16），以第十级导叶（17）的安装角度为指标，通过液压缸（24）调节第九级导叶（14）安装角度。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，其特征在于：所述作动机构（3）包括安装在VSV可转导叶（2）一侧的上下两列传动臂（18），所述传动臂（18）上间隔安装有传动块（19），传动块（19）上下两端分别固定在上下两列传动臂（18）上，所述传动块（19）左侧通过连杆（20）连接VSV可转导叶（2），通过调整传动块（19）安装角度，进而调整VSV可转导叶（2）的实际安装角度；所述传动块（19）底端通过液压筒（21）连接液压缸（24）并通过液压缸（24）提供动力，所述液压缸（24）与PID控制器（4）电性连接。

5.一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的调节方法，调节权利要求2所述的一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的结构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：不断进行试验完善并固化燃气轮机（1）内部VSV可转导叶（2）调节规律；

步骤二：根据燃气轮机（1）的折合转速输入参数，利用VSV可转导叶（2）调节规律实时解算出高压级（7）、低压级（6）位置的VSV可转导叶（2）的目标安装角度；

步骤三：利用位移传感器（5）实时测量高压级（7）、低压级（6）位置的VSV可转导叶（2）的实际安装角度，与目标安装角度比较获得偏差；

步骤四：调节PID控制器（4）控制作动机构（3）的运动，逐步减小偏差，使VSV可转导叶（2）的实际安装角度逐步接近目标安装角度。

6.根据权利要求5所述的一种燃气轮机转速匹配VSV可转导叶的调节方法，其特征在于：步骤二中，VSV可转导叶（2）的目标安装角度只与燃气轮机（1）的折合转速相关；

燃气轮机（1）折合转速在满转速8400rpm的63%-68%范围内，低压级（6）VSV可转导叶（2）的目标安装角度为-33°；燃气轮机（1）折合转速在满转速8400rpm的68%-86%范围内，根据VSV可转导叶（2）调节规律解算出低压级（6）VSV可转导叶（2）的目标安装角度增大；

燃气轮机（1）折合转速低于满转8400rpm的63%时，高压级（7）VSV可转导叶（2）的目标安装角度为0°；燃气轮机（1）折合转速在满转速8400rpm的63%-77%范围内，高压级（7）VSV可转导叶（2）的目标安装角度为10°；燃气轮机（1）折合转速在满转速8400rpm的77%-86%范围内，根据VSV可转导叶（2）调节规律解算出高压级（7）VSV可转导叶（2）的目标安装角度减小。